光伏发电系统设计 课件 项目3 离网光伏发电系统设计

项目三离网光伏发电系统设计3.1离网光伏发电系统容量设计项目三离网光伏发电系统设计23.1.1

离网光伏系统设计思路和要点

根据用户分类：一类是不在意投资大小，最关心的是系统供电的可靠性，这类项目主要是通信基站供电、安防监控系统供电、施工项目供电及一些个人业主等；另一类是偏远地区的无电或电力供应不足、频繁停电的用户，往往想用最少的投入解决用电需求，最关心的是系统的价格。

根据项目规模分类：一种是针对单个用户的小项目或者单个项目的小工程；另一种是针对特定人群的大项目，如国家无电地区光伏扶贫项目。3.1离网光伏发电系统容量设计项目三离网光伏发电系统设计33.1.1

离网光伏系统设计思路和要点

设计光伏离网系统时，要格外注意以下几点：（1）组件、控制器、逆变器、蓄电池设计时要匹配，任何一个都不能过大或者过小，新手设计时，经常会把用电量计算过大，如1P空调运行12小时，算成10度电，300W的冰箱运行24小时，算成7.2度电，造成蓄电池容量过大，系统成本过高。设计蓄电池容量时，最好2天时间就能给充满。（2）光伏离网系统输出连接负载，每个逆变器输出端电压和电流相位和幅值都不一样，有些厂家逆变器不支持输出端并联，不要把逆变器输出端接在一起。3.1离网光伏发电系统容量设计项目三离网光伏发电系统设计43.1.1

离网光伏系统设计思路和要点设计光伏离网系统时，要格外注意以下几点：（3）遇到有负载电动机正反转使用的场合时（如电梯等），负载电动机不能直接和逆变器输出端相连接，因为电动机在反转时，会产生一个反电动势，串入逆变器输出端时，造成逆变器中逆变元器件损坏。如果要用离网系统为这类负载供电时，建议在逆变器和电动机之间加一个交流变频器。（4）带市电互补输入的光伏离网系统，组件的绝缘要做好，如果组件对地有漏电流，会传到市电，引起市电的漏电开关的频繁跳闸。3.1离网光伏发电系统容量设计项目三离网光伏发电系统设计53.1.2

系统用电负载特性及负荷需求在控制器、逆变器及蓄电池的容量设计和设备选型时，往往要把负载的启动功率考虑进去，留有合理余量。逆变器的输出功率要大于负载的使用功率。对于各种摄像监控系统、通信基站等要求严格的场合，输出功率要按所有的负载功率之和考虑。对于一般家庭用户的基本生活用电而言，考虑到所有的用电负载不可能同时开启，为了节省成本，可以把负载功率之和乘以0.7～0.9的系数。很多用户对负载功率不一定很清楚，可以参考表3-1常用电器的额定功率和用电量中的内容。3.1离网光伏发电系统容量设计项目三离网光伏发电系统设计63.1.2

系统用电负载特性及负荷需求3.1离网光伏发电系统容量设计项目三离网光伏发电系统设计73.1.3光伏方阵的组合与计算1.光伏组件的串并联组合（1）光伏组件的串联

光伏组件的串联就是把一块组件的正极与下一块组件的负极连接起来，少则两块，多则几十块，串联成一个组件串。图3-2

光伏组件的串联

光伏组件串联时输出电压为各个组件的开路电压或最大工作电压相加。输出电流为串联电路中某一块组件的工作电流。组件串的输出功率为各个组件输出功率的总和。3.1离网光伏发电系统容量设计项目三离网光伏发电系统设计83.1.3光伏方阵的组合与计算1.光伏组件的串并联组合（2）光伏组件或组串的并联

光伏组件或组串的并联就是把一块（或一串）组件的正极与下一块（或一串）组件的正极连接起来，各组件（或组串）的负极连线也都连在一起，少则两块（串），多则十几块（串），并联成一个组件方阵。图3-3

光伏组件或组串的并联3.1离网光伏发电系统容量设计项目三离网光伏发电系统设计93.1.3光伏方阵的组合与计算1.光伏组件的串并联组合（3）光伏组件的串并联组合

当每个单体的光伏组件性能一致时，多个光伏组件的串联连接，可在不改变输出电流的情况下，使整个方阵输出电压成比例的增加；而组件并联连接时，则可在不改变输出电压的情况下，使整个方阵的输出电流成比例的增加；串、并联混合连接时，即可增加方阵的输出电压，又可增加方阵的输出电流。3.1离网光伏发电系统容量设计项目三离网光伏发电系统设计103.1.3光伏方阵的组合与计算1.光伏组件的串并联组合（3）光伏组件的串并联组合

方阵组合连接要遵循下列几条原则：1）串联时需要工作电流相同的组件，每块组件接线盒内并接若干个旁路二极管。2）并联时需要工作电压相同的组件或组串，并在每一条并联线路中串联防逆流二极管。3）尽量考虑组件连接线路最短，并用符合载流量的导线。4）严格防止个别性能变坏的光伏组件混入光伏方阵。3.1离网光伏发电系统容量设计项目三离网光伏发电系统设计113.1.3光伏方阵的组合与计算2.防逆流和旁路二极管

（1）防逆流二极管作用之一：当光伏组件或方阵不发电时，在离网系统中是防止蓄电池的电流反过来向组件或方阵倒送，不仅消耗能量，而且会使组件或方阵发热甚至损坏；作用之二：在组合的光伏方阵中，防止方阵各支路之间的电流倒送。

3.1离网光伏发电系统容量设计第三章离网光伏发电系统设计123.1.3光伏方阵的组合与计算2.防逆流和旁路二极管

（2）旁路二极管作用：防止方阵串中的某个组件或组件中的某一部分电池片被阴影遮挡或出现故障停止发电时，在该组件旁路二极管两端会形成正向偏压使二极管导通，组件串工作电流通过旁路二极管绕过故障组件或组件工作电流通过旁路二极管绕过故障电池片，这样不影响其它组件或电池片的正常发电，同时也保护被旁路组件避免受到较高的正向偏压或由于“热斑效应”发热而损坏。3.1离网光伏发电系统容量设计项目三离网光伏发电系统设计133.1.3光伏方阵的组合与计算2.防逆流和旁路二极管

（2）旁路二极管旁路二极管一般都直接安装在组件接线盒内，根据组件功率大小和电池片串的多少，一般安装1～3个二极管。图3-4

旁路二极管接法及在接线盒内的连接3.1离网光伏发电系统容量设计项目三离网光伏发电系统设计143.1.3光伏方阵的组合与计算3.光伏方阵的电路

图3-5

光伏方阵基本电路构成3.1离网光伏发电系统容量设计项目三离网光伏发电系统设计153.1.3光伏方阵的组合与计算4.光伏方阵组合的能量损失1）连接损失：因为连接线缆的本身电阻和连接器接插头连接不良所造成的损失。2）离散损失：主要是因为光伏组件产品性能和衰减程度不同，参数不一致造成的功率损失。方阵组合选用不同厂家、不同出厂日期、不同规格参数以及不同品牌电池片等，都会造成光伏方阵的离散损失。3）串联压降损失：电池片及光伏组件本身的内电阻不可能为零，即构成电池片的PN结有一定的内电阻，造成组件串联后的压降损失。

4）并联电流损失：电池片及光伏组件本身的反向电阻不可能为无穷大，即构成电池片的PN结有一定的反向漏电流，造成组件并联后的漏电流损失。

3.1离网光伏发电系统容量设计项目三离网光伏发电系统设计163.1.4离网光伏发电系统设备选型1.光伏组件选型离网发电系统选择光伏组件，优先考虑选择单晶硅和多晶硅类光伏组件，要求发电效率高，质量稳定可靠。有些小功率或便携式离网系统可以选用非晶硅薄膜类柔性光伏组件。要结合光伏组件的峰值输出功率、转换效率、温度系数及组件尺寸、形状和重量等参数进行选择。所选择光伏组件的总容量要同时满足负载耗电量和蓄电池充电量的需求，还要考虑系统的发电效率和损耗。3.1离网光伏发电系统容量设计项目三离网光伏发电系统设计173.1.4离网光伏发电系统设备选型2.光伏控制器选型在选择光伏控制器时，一般小功率光伏发电系统采用单路脉冲宽度调制型（PWM）控制器，大功率光伏发电系统采用多路输入型控制器或带有通信功能的MPPT控制器。为保证系统长时期的工作稳定，建议控制器的选型最好选择高一个型号。选择在本系统中适用和有用的功能，抛弃多余的功能，否则不但增加了成本，而且还增大了出现故障的可能性。3.1离网光伏发电系统容量设计项目三离网光伏发电系统设计183.1.4离网光伏发电系统设备选型3.离网逆变器选型选择离网逆变器首先要从负载容量及系统工作电压两个角度考虑，系统工作电压要与拟选择的光伏控制器及电池组电压相一致，负载容量要结合拟供电的所有负载的总功率容量及不同的负载特性选择。离网逆变器按照输出电压波形的不同，可分为方波逆变器、阶梯波逆变器和正弦波逆变器。图3-6

离网逆变器输出波形示意图3.1离网光伏发电系统容量设计项目三离网光伏发电系统设计193.1.4离网光伏发电系统设备选型4.蓄电池选型选择蓄电池时，除了要考虑蓄电池的种类和电压、电流特性等电气性能外，还要考虑蓄电池的尺寸、重量、体积、比能量、使用温度范围、投资成本、可维护性、安全性、使用寿命及可再利用等因素，并根据系统类型、储能需求及负载用电特性等来具体选择和确定。表3-3

几种常用储能电池的性能参数对比电池类型磷酸铁锂电池三元锂离子电池铅碳电池单体电压（V）3.23.72能量密度（wh/kg）90-160120-22035-55放电深度（DOD）90%90%70%充放电倍率4C2C0.3C循环寿命>5000次>4500次3000次安全性★★★★★★★★★★★库伦效率>95%>95%80%自放电率2%2%4-50%总体评价技术成熟、安全性高、寿命长、环境适应性好技术成熟、安全性稍差、能量密度高技术成熟、价格低廉、有效利用率低、放电倍率低3.1离网光伏发电系统容量设计项目三离网光伏发电系统设计203.1.4离网光伏发电系统设备选型5.组件支架选型离网光伏发电系统主要有地面支架和杆柱支架两类。地面支架一般是用专用U型钢制作，与并网光伏发电系统支架类似。杆柱类支架一般用于各种太阳能路灯、高速公路摄像机、水文监控等太阳能供电等，设计时需要有光伏组件的长宽尺寸及组件背面固定孔的位置、孔距等尺寸，还要了解使用地的光伏组件最佳倾斜角或者在系统设计中确定的经过修正的最佳倾斜角等。图3-8

杆柱安装类支架设计示意图3.1离网光伏发电系统容量设计项目三离网光伏发电系统设计213.1.5简单负载的系统容量设计设计和计算离网光伏系统容量，有很多种方法和公式。最常用的方法是以峰值日照时数为依据的负载容量计算方法。

光伏组件功率＝（用电器功率×用电时间÷当地峰值日照时数）×损耗系数

蓄电池容量＝（用电器功率×用电时间÷系统电压）×连续阴雨天数×系统安全系数

损耗系数可根据经验及系统具体情况在1.5～2之间选取。

系统安全系数计算时也可根据经验及系统具体情况在1.6～2之间选取。3.1离网光伏发电系统容量设计项目三离网光伏发电系统设计223.1.6多路负载的系统容量设计1.光伏组件（方阵）发电容量的计算光伏组件(方阵)发电容量(W)＝负载日耗电量(W·h)÷峰值日照时数(h)÷系统效率系数

系统效率系数主要与下列因素有关：

（1）光伏组件的功率衰降。设计时要将造成光伏组件功率衰降的各种因素按10%的损耗计算。

（2）蓄电池的充放电损耗。在设计时也要根据蓄电池种类的不同将光伏组件的功率增加5%～10%，以抵消蓄电池充放电过程中的耗散损失。3.1离网光伏发电系统容量设计项目三离网光伏发电系统设计233.1.6多路负载的系统容量设计2.蓄电池和蓄电池组容量的计算蓄电池的设计主要包括：蓄电池容量的设计计算和蓄电池组串并联组合的设计。在光伏发电系统中，目前使用的大部分都是铅酸蓄电池，也有少量锂电池。蓄电池（组）容量＝负载日耗电量(W·h)×连续阴雨天数×放电率修正系数÷系统直流电压(V)÷逆变器效率÷蓄电池放电深度÷低温修正系数对蓄电池的容量和使用寿命产生影响的另外两个因素：

（1）放电率对蓄电池容量的影响

（2）环境温度对蓄电池容量的影响3.2离网光伏发电系统设计案例项目三离网光伏发电系统设计243.2.1光伏水泵系统设计

太阳能光伏水泵一般分为有刷直流光伏水泵、无刷永磁直流光伏水泵和交直流混合光伏水泵。

有刷直流光伏水泵可以通过光伏组件直接驱动，无需控制器和蓄电池等设施。当阳光充足时，开始抽水蓄水，阳光不足以驱动时，就停止工作。图3-11

小型直流水泵外观3.2离网光伏发电系统设计案例项目三离网光伏发电系统设计253.2.1光伏水泵系统设计

无刷永磁直流光伏水泵，属于直流变频驱动型水泵，系统主要包括光伏组件方阵、最大功率跟踪（MPPT）控制器等构成。图3-12

直流光伏水泵系统构成图3-13

直流光伏水泵系统电路

图3-14

常见光伏水泵外观3.2离网光伏发电系统设计案例项目三离网光伏发电系统设计263.2.1光伏水泵系统设计

交直流混合光伏水泵，主要由光伏组件或方阵，交直流自动切换控制器及交直流混合水泵及蓄水箱等构成。

图3-15

交直流混合光伏水泵系统构成3.2离网光伏发电系统设计案例项目三离网光伏发电系统设计273.2.1光伏水泵系统设计

许多使用手动提水器的地方，还可以利用光伏水泵系统改造为手动和光伏驱动两用水泵。

如图3-17所示。在有阳光照射时通过控制开关控制接通光伏电源，由光伏水泵自动上水。随时用随时取，当黑夜或者阴雨天没有阳光时，则通过手动提水器上水。

图3-17

手动和光伏驱动两用水泵构成示意3.2离网光伏发电系统设计案例项目三离网光伏发电系统设计283.2.1光伏水泵系统设计

右图是一种在原有手动提水器基础上加装的带储水箱装置的光伏水泵系统，当有阳光时，光伏组件发出的直流电直接驱动或通过光伏逆变器转换为交流电为交流管道泵供电，管道泵开始工作，为储水箱蓄水，储水箱水满后，水位浮漂触发水位开关断电，管道泵停止工作。用户通过出水阀取水。当有阳光时，可一直保持储水箱充满和用水需要。当没有阳光，且储水箱的水也用光时，用户还可以通过提水器手动取水。

图3-18

提水器加装光伏水泵系统示意3.2离网光伏发电系统设计案例项目三离网光伏发电系统设计293.2.2太阳能系列灯具设计

太阳能灯具包括太阳能路灯、庭院灯、草坪灯和交通信号灯等，是利用太阳能作为能源的照明装置，因其具有不受市电供电影响，不用开沟埋线或架空电线，不消耗常规电能，只要阳光充足就可以就地安装等特点而得到广泛应用。太阳能灯具由光伏组件、光伏控制器、蓄电池、照明光源及灯体、灯杆等组成。白天当有阳光照射时，通过光伏组件将光能转换为电能，并通过光伏控制器把光伏电池产生的电能存储于蓄电池中。当临近傍晚，环境光照度低于2～5lx时，蓄电池中的电能通过控制器给照明光源送电，使光源点亮。

3.2离网光伏发电系统设计案例项目三离网光伏发电系统设计303.2.2太阳能系列灯具设计1.太阳能路灯设计（1）太阳能路灯的布局及灯具高度确定

太阳能路灯安装简单，无需预埋管网布线，灯体高度一般有6m、8m、10m和12m等。太阳能路灯的设计，首先要根据道路的宽度、照明度的要求的不同，确定灯具的功率，然后根据灯具耗电功率，计算光伏组件和蓄电池的容量。图3-19

太阳能路灯的路面布局3.2离网光伏发电系统设计案例项目三离网光伏发电系统设计313.2.2太阳能系列灯具设计1.太阳能路灯设计（1）太阳能路灯的布局及灯具高度确定

路灯灯具的悬臂长度一般不宜超过安装高度的1/4，灯具的仰角不宜超过15°。路灯灯杆的安装高度要根据灯具的高度、道路周围树木和建筑物高度以及光伏组件的形状、尺寸等确定，一般要比灯具的高度高1～1.5m。表3-9

灯具的安装高度（H）、间距（S）与路宽（W）和布置方式间的关系灯具布置方式

安装高度（H）间距（S）单侧布置（0.8～1）W（3～4）H双侧对称布置（0.4～0.5）W（3～4）H双侧交错布置（0.6～0.7）W（3～4）H3.2离网光伏发电系统设计案例项目三离网光伏发电系统设计323.2.2太阳能系列灯具设计1.太阳能路灯设计（2）路灯灯具功率确定

目前路灯灯具基本都以LED光源为主，光源功率要根据道路照明照度要求及光源效率确定。

光源照度的计算，一般情况下可以采用道路照明设计软件或照明计算表进行，也可以根据灯具的配光曲线进行简单的计算。利用常用道路的平均照度计算公式进行照度计算，也可以利用该公式根据照度计算路灯间距及光源功率等参数。计算公式为

E＝ΦUKN/WS

其中，E为光源平均照度；Φ为光源的总光通量，单位是lm；U为利用系数（由灯具利用系数曲线查出）；K为维护系数；W为道路宽度，单位是m；S为路灯安装间距，单位是m；N为与排列方式有关的数值，当路灯单侧排列或双侧交错排列时N=1，双侧对称排列时N=2。3.2离网光伏发电系统设计案例项目三离网光伏发电系统设计333.2.2太阳能系列灯具设计1.太阳能路灯设计（3）太阳能路灯的配置计算

1）系统电压的确定。2）蓄电池容量和类型的确定

3）设计案例（4）太阳能路灯典型配置：单头路灯、双头路灯和风光互补路灯典型配置

3.2离网光伏发电系统设计案例项目三离网光伏发电系统设计343.2.2太阳能系列灯具设计2.太阳能草坪灯设计简单的太阳能草坪灯控制电路：当有阳光照射时，太阳电池发出的电能通过二极管D向蓄电池DC充电，同时太阳电池的电压也通过R1加到BG1的基极，使BG1导通，BG2、BG3截止，LED不发光。当黑夜来临时，太阳电池两端电压几乎为零，此时BG1截止，BG2、BG3导通，蓄电池中的电压通过K、R4加到LED两端，LED发光。图3-20

简单的太阳能草坪灯控制电路3.2离网光伏发电系统设计案例项目三离网光伏发电系统设计353.2.2太阳能系列灯具设计2.太阳能草坪灯设计太阳能草坪灯集成电路控制电路：当环境光线强时，太阳电池经VD1向超级电容C1、C2充电，当电容两端电压达到0.8V后，IC1（BL8530）开始工作，升压输出3.3V电压，为IC2A及外围元器件组成的控制电路提供工作电源，控制电路开始

工作。此时IC2B反相输入端电压较高，输出低电平，进而使IC2A输出低电平，VT截止，LED不发光。当环境光线较弱不足以为C1、C2充电时，VD1阻止了C1、C2向太阳电池的放电，同时IC2B同相输入端电压较高，输出高电平，IC2A光控电路进入工作状态，LED点亮。LED灯的数量可在1～5只间选择。图3-21

太阳能草坪灯集成电路控制电路3.2离网光伏发电系统设计案例项目三离网光伏发电系统设计363.2.2太阳能系列灯具设计2.太阳能草坪灯设计超级电容器储能的太阳能草坪灯电路：当环境光线强时，太阳电池经VD1向超级电容C1、C2充电，当电容两端电压达到0.8V后，IC1（BL8530）开始工作，升压输出3.3V电压，为IC2A及外围元器件组成的控制电路提供工作电源，控制电路开始

工作。此时IC2B反相输入端电压较高，输出低电平，进而使IC2A输出低电平，VT截止，LED不发光。当环境光线较弱不足以为C1、C2充电时，VD1阻止了C1、C2向太阳电池的放电，同时IC2B同相输入端电压较高，输出高电平，IC2A光控电路进入工作状态，LED点亮。LED灯的数量可在1～5只间选择。图3-22

使用超级电容的太阳能草坪灯控制电路3.2离网光伏发电系统设计案例项目三离网光伏发电系统设计373.2.2太阳能系列灯具设计2.太阳能草坪灯设计表3-14

太阳能草坪灯典型配置序号照明光源电池功率蓄电池控制器光照度(lx)全天照明时间连续阴雨天1LED/0.13W0.5W3.6V/1Ah4V/0.2A28～10h2天2LED/0.3W0.9W3.6V/2Ah4V/0.6A56～10h可控2天3LED/0.7W2.2W3.2V/2Ah3.2V/1A106～10h可控3天4LED/0.7W2.8W3.2/2Ah3.2V/1A106～10h可控5天5LED/0.85W3.5W3.2/3Ah3.2/1A146～10h可控5天3.2离网光伏发电系统设计案例项目三离网光伏发电系统设计383.2.2太阳能系列灯具设计3.太阳能庭院灯设计

太阳能庭院灯以太阳能做为电能供给，白天储能夜晚使用，可根据不同地区的光照情况，进行多种控制模式的设置，光控开/光控关、光控开/时控关等，照明时间可在每天4～8h范围调整，可连续工作3～5个阴雨天。

太阳能庭院灯安装简单，无需预埋管网布线，灯体高度一般为3～4m，灯体材料有铸铝、不锈钢、钢件热镀锌喷塑等，造型美观，具有耐腐蚀、节能、环保等特点。

太阳能庭院灯适配光源为超高亮LED灯，光伏组件功率一般在25～60W之间，匹配铅酸蓄电池容量一般在12V/30～65Ah之间，匹配锂离子电池容量一般在3.2V/13～30Ah之间。3.2离网光伏发电系统设计案例项目三离网光伏发电系统设计393.2.2太阳能系列灯具设计3.太阳能庭院灯设计

表3-15

太阳能庭院灯典型配置（铅酸蓄电池）LED光源功率/数量光伏组件（工作电压/额定功率）铅酸蓄电池控制器光照度照明时间连续阴雨天3W/1只18V/18～25W12V/18～24Ah12V/3A10Lx6～10小时/天3～53W/2只18V/20～30W12V/24～38Ah12V/3A10Lx6～10小时/天3～55W/1只18V/20～30W12V/24～38Ah12V/3A12Lx6～10小时/天3～55W/2只18V/35～50W12V/38～50Ah12V/5A12Lx6～10小时/天3～57W/2只18V/45～60W12V/38～80Ah12V/5A15Lx6～10小时/天3～53.2离网光伏发电系统设计案例项目三离网光伏发电系统设计403.2.2太阳能系列灯具设计3.太阳能庭院灯设计

表3-16

太阳能庭院灯典型配置（锂离子电池）LED光源功率光伏组件（工作电压/额定功率）磷酸铁锂蓄电池光照度照明时间7W5V/18W3.2V/13Ah450lx全天候通宵照明，前4小时高亮，4小时后智能功率控制10W5V/18W3.2V/20Ah660lx12W5V/32W3.2V/26Ah880lx15W5V/35W3.2V/30Ah～35Ah1300lx3.2离网光伏发电系统设计案例项目三离网光伏发电系统设计413.2.2太阳能系列灯具设计4.太阳能交通信号灯设计

太阳能交通信号灯以太阳电池做为电能供给，无需市电支持，不受地域限制，无需开凿铺设电缆。采用高光效、低损耗、超高亮度LED光源，全天自动闪烁发光，造型美观，安装简便，对提高道路交通安全具有良好的警示作用。太阳能交通信号灯工作电压为3.2V或12V，功率一般都小于10W，外壳材料一般采用聚碳酯注塑、铝合金压铸或铝合金板材加工成型，可在-40～+70℃的环境温度范围内正常工作，可每天24h不间断工作，连续工作7～15个阴雨天。3.2离网光伏发电系统设计案例项目三离网光伏发电系统设计423.2.2太阳能系列灯具设计4.太阳能交通信号灯设计

表3-17

太阳能交通信号灯典型配置灯具类型电池组件蓄电池控制器光源闪烁频率可

视距

离黄

闪8～11W10～12Ah/12V5A/12VLED黄光40次/分

正常环境下≥500m慢、黄闪8～11W12～17Ah/12V5A/12VLED红黄光40次/分慢、让闪8～11W12～17Ah/12V5A/12VLED红黄光40次/分爆

闪10～13W12～17Ah/12V5A/12VLED红蓝光交替频闪闪光警告标志牌8～11W24～34Ah/12V5A/12VLED黄色40次/分其它指示类标志牌8～11W24～34Ah/12V5A/12VLED黄白色40次/分闪光限速标志牌7～10W17～24Ah/12V5A/12VLED红黄色40次/分其它禁止类标志牌7～10W17～24Ah/12V5A/12VLED红黄色40次/分3.2离网光伏发电系统设计案例项目三离网光伏发电系统设计433.2.3监控系统光伏供电设计1.设计要求

利用光伏发电系统为监控系统供电，就是要满足在任何环境变化和气候条件下，都能够保证监控系统安全、稳定、持续不断供电的要求。

1）配合监控系统的各种摄像头及各种网络传输设备的不同产品的多种电压和功率需求；

2）对于有POE供电的设备，尽量采用POE供电方式；

3）整个系统尽量配置在带自然散热功能的监控专用配电箱内，有利于光伏控制器及DC/DC模块的散热。3.2离网光伏发电系统设计案例项目三离网光伏发电系统设计443.2.3监控系统光伏供电设计2.设计案例

一套森林防火监控系统，主要设备为一台供电电压DC36V/60W的智能球形摄像机和一套供电电压DC48V，最大工作电流0.9A,传输距离3Km的网桥设备，和一台供电电压DC9V，最大工作电流0.6A的无线路由器。

（1）光伏组件容量计算与选型

光伏组件容量=2606.4÷3.9÷0.9÷0.95=782W

通过选型，选择型号为HTM410MH2-72的410W半片单晶光伏组件两块合计发电容量820W，符合设计要求。3.2离网光伏发电系统设计案例项目三离网光伏发电系统设计453.2.3监控系统光伏供电设计2.设计案例

一套森林防火监控系统，主要设备为一台供电电压DC36V/60W的智能球形摄像机和一套供电电压DC48V，最大工作电流0.9A,传输距离3Km的网桥设备，和一台供电电压DC9V，最大工作电流0.6A的无线路由器。

（2）光伏控制器的选型

根据系统负载功率及组件选型结果，选用相应配置的光伏控制器为带MPPT的30A/24V控制器，能满足系统需求。3.2离网光伏发电系统设计案例项目三离网光伏发电系统设计463.2.3监控系统光伏供电设计2.设计案例

（3）蓄电池组的容量计算与选型

该项目选用磷酸铁锂电池作为储能电池，结合系统负载功率及光伏组件、控制器的选型，确定系统电压为DC24V。设计时磷酸铁锂电池的放电深度可以按照80%计算。结合冬季最低温-15℃时，蓄电池容量会缩水10%左右，以及蓄电池充放电过程中有2%左右的热损耗，控制器转换效率有3%的损耗等，计算时要把这些因素都考虑进去，合计总的容量为：

蓄电池容量=2606.4×3÷24÷0.8÷0.9÷0.98÷0.97=476Ah

通过选择磷酸铁锂电池系列产品，选用额定电压25.6V/240Ah蓄电池组16块组合配套，整个锂电池组由8块额定电压3.2V/240Ah的磷酸铁锂锂电池串联，两串电池并联构成25.6V/480Ah容量，符合计算要求。3.2离网光伏发电系统设计案例项目三离网光伏发电系统设计473.2.3监控系统光伏供电设计2.设计案例

（4）DC/DC转换器选型

DC/DC转换器也叫DC/DC电源模块，是一种将直流电能转换为其他电压值的电能装置，它采用微电子技术，把小型表面安装集成电路与微型电子元器件组装成一体而构成。其工作原理是通过内部开关电路把直流电压或电流转换成高频方波电压或电流，再经过整流和平滑滤波后变为直流电压输出。转换器将固定的输入电压转换为不同需求的固定输出电压，分为升压型、降压型及升降压型三种类型。3.2离网光伏发电系统设计案例项目三离网光伏发电系统设计483.2.3监控系统光伏供电设计2.设计案例

图3-23

常见DC/DC转换器外形及案例应用图3-24

监控系统光伏直流供电系统3.3家庭离网供电系统项目三离网光伏发电系统设计491.工程概述

本项目位于河北省石家庄地区,项目业主是一位太阳能光伏发电的热爱者，居住地家中虽然有电网供电，但还是愿意在自家屋顶建设一个容量大一些的离网光伏发电系统，平时尽量以光伏发电做为家庭的基本生活用电，光伏发电量不够使用时，自动切换为电网市电供电。如果遇到阴雨天或者电网停电时，这套光伏发电系统也能满足家庭10h以上的基本用电量。本系统设计为单相离网光伏供电系统，由光伏发电系统产生的220V交流电为家庭中的主要用电设备空调、热水器、冰箱、照明等供电，该地区的峰值日照时数为4.51h。3.3家庭离网供电系统项目三离网光伏发电系统设计501.工程概述

图3-25

家用离网光伏发电系统光伏方阵表3-21

家庭离网系统供电负载耗电量统计表负载名称负载功率（W)数量合计功率(W)每日工作时间（h）每日耗电量（W•h）连续阴雨天立式空调器17001台17006（白天）10200

0.5挂式空调器900W1台9006（夜间）5400热水器15001套150023000茶吧机14251台14252960冰箱1301台130121560照明灯18W5盏904360合计————5745——214803.3家庭离网供电系统项目三离网光伏发电系统设计512.系统设计概述

光伏发电系统的设计计算要以先进性、合理性、可靠性和高性价比为原则。根据负载耗电量统计数据，该系统每日平均耗电量约为21480W•h，也就是说家庭正常用电大概一天要有21.5kW•h左右，那么这个光伏发电系统除了要满足家庭每日正常用电外，还要在蓄电池中有一定的电量储备，以保证在阴雨天或电网停电时能满足家庭平均12h以上的正常用电，系统设计就将按照用户的这些要求进行。

3.3家庭离网供电系统项目三离网光伏发电系统设计523.容量计算及设备选型

（1）光伏组件容量计算与选型

根据上面统计的用户负载每日耗电量约为21.5kW•h,设计时考虑光伏组件有灰尘遮挡、组件衰减、环境温度、线缆损耗等因素有10%左右的衰减；逆变器转换效率方面一般小功率离网逆变器的转换效率为80～90%，大功率逆变器88～93%；铅酸蓄电池的充放电效率为90%。光伏组件容量计算如下：

光伏组件容量=21480÷4.51÷0.9÷0.93÷0.9=6323W3.3家庭离网供电系统项目三离网光伏发电系统设计533.容量计算及设备选型

（1）光伏组件容量计算与选型

选择了项目实施时市场价格偏低的额定功率270W多晶光伏组件24块，采取6块串联2串并联的连接方式组成两组光伏方阵，如图3-26所示，总容量为6480W，基本满足设计要求。

图3-26

光伏方阵构成及连接方式3.3家庭离网供电系统项目三离网光伏发电系统设计543.容量计算及设备选型

（2）光伏控制器选型

根据太阳能光伏方阵容量、最大工作电压、最大工作电流及用电负载特性，将系统电池电压设计为96V，电压设计高一些，可以减少整个系统的工作电流。故本项目选用96V/100A的MPPT光伏控制器。

表3-23

MPPT型光伏控制器主要性能参数额定充放电电流100A额定系统电压96V光伏输入电压范围120V～160V最大光伏输入电压300V最大光伏输入功率5.6KW×2MPPT输入路数2路蓄电池类型